信號調理電路及其組成的斷路器的智能控制電路的製作方法
2023-04-23 21:52:21
信號調理電路及其組成的斷路器的智能控制電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種信號調理電路及其組成的斷路器的智能控制電路，智能控制電路包括微處理器電路、脫扣控制驅動電路以及依次連接的互感器和信號調理電路，信號調理電路包括依次連接的差分式減法電路和反相放大電路，差分式減法電路的兩輸入端分別與互感器的兩個輸出端電連接，差分式減法電路輸出端與第一接地電阻、第一接地電容依次連接後接地，反相放大電路輸出端與第二接地電阻、第二接地電容依次連接後接地，第一接地電阻與第一接地電容的連接處、第二接地電阻與第二接地電容的連接處分別與微處理器電路連接。信號調理電路能放大互感器採集的電流信號並且可消除噪聲幹擾，提高智能控制電路的控制精度，從而提高斷路器的可靠性。
【專利說明】信號調理電路及其組成的斷路器的智能控制電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及低壓配電保護【技術領域】。具體地說，涉及一種信號調理電路及其組成的斷路器的智能控制電路。
【背景技術】
[0002]斷路器作為配電保護的基礎設備，對電網的安全、穩定運行起到十分重要的作用。可靠性是配電保護系統的四大基本要求之一，所以斷路器的可靠性尤為重要。而智能控制器是斷路器正確完成功能的核心部件，用以監控和保護線路和設備，控制高壓線路開關做分合閘操作，從而實現多種保護的配電自動化終端產品。
[0003]互感器是按比例變換電壓或電流的設備，其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成小電壓或小電流，以便作為測量儀表、保護設備及自動控制設備的輸入信號。同時互感器還可以用來隔開高電壓系統，以保證人身和設備的安全。
[0004]互感器的輸出電流或電壓信號不能直接轉換為數位訊號，因為其輸出的電流或電壓信號比較小，因此在變換為數位訊號之前必須進行調理，調理就是將待測信號通過放大、濾波等操作轉換為採集設備能夠識別的標準信號，因為互感器收集的配電系統信號會存在電磁幹擾，不能被系統正常識別，必須對其進行調理。
實用新型內容
[0005]為此，本實用新型所要解決的技術問題在於互感器採集所得的電流值或電壓值較小、並且存在電磁幹擾，不能作為後續微處理器電路的輸入信號，從而提出一種信號調理電路及具有該信號調理電路的斷路器的智能控制電路，信號調理電路具有信號放大和濾波功能，能提聞智能控制電路的控制精度、提聞斷路器的可罪性。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型提供如下技術方案:
[0007]—種斷路器的智能控制電路，包括微處理器電路以及分別與微處理器電路連接的脫扣控制驅動電路和信號採集電路，信號採集電路包括至少一路互感器和與互感器電連接的信號調理電路，信號調理電路包括依次串聯連接的差分式減法電路和反相放大電路，差分式減法電路的兩輸入端分別與互感器的第一輸出端、第二輸出端電連接，差分式減法電路的輸出端與第一接地電阻、第一接地電容依次連接後接地，反相放大電路的輸出端與第二接地電阻、第二接地電容依次連接後接地，第一接地電阻與第一接地電容的連接處、第二接地電阻與第二接地電容的連接處分別與微處理器電路電連接。
[0008]作為優化，差分式減法電路包括第一運算放大器、第一放大電阻、第二放大電阻、第三放大電阻和第三接地電阻，第一放大電阻、第二放大電阻的一端分別與第一運算放大器的反相輸入端、同相輸入端連接，另一端分別作為差分式減法電路的兩輸入端，第三放大電阻的一端與第一運算放大器的反相輸入端連接、另一端與第一運算放大器的輸出端連接後作為差分式減法電路的輸出端，第三接地電阻一端與第一運算放大器的同相輸入端連接、另一端接地。
[0009]作為優化，反相放大電路包括第二運算放大器、第四放大電阻、第五放大電阻和第四接地電阻，第四放大電阻的一端與第二運算放大器的反相輸入端連接、另一端作為反相放大電路輸入端，第五放大電阻的一端與第二運算放大器的反相輸入端連接、另一端與第二運算放大器的輸出端連接後作為反相放大電路的輸出端，第四接地電阻一端與第二運算放大器的同相輸入端連接、另一端接地。
[0010]作為優化，信號採集電路包括四路，分別是A相信號採集電路、B相信號採集電路、C相信號採集電路和N相信號採集電路。
[0011]作為優化，信號採集電路還包括接地通道信號調理電路，接地信號調理電路包括依次串聯連接的接地差分式減法電路和接地反相放大電路，接地差分式減法電路的兩個輸入端放大電阻分別由四個電阻並聯構成，其中一輸入端的四個電阻分別與A相信號採集電路的互感器第一輸出端、B相信號米集電路的互感器第一輸出端、C相信號米集電路的互感器第一輸出端、N相信號採集電路的互感器第一輸出端連接；另一輸入端的四個電阻分別與A相信號米集電路的互感器第二輸出端、B相信號米集電路的互感器第二輸出端、C相信號採集電路的互感器第二輸出端、N相信號採集電路的互感器第二輸出端連接。
[0012]作為優化，還包括電源電路，電源電路包括速飽和電源電路和輔助電源電路。
[0013]作為優化，還包括與微處理器電路連接的藍牙功能電路。
[0014]作為優化，還包括與微處理器電路連接的鍵盤電路，和/或與微處理器電路連接的顯示電路。
[0015]作為優化，還包括與微處理器電路連接的系統時鐘電路，和/或與微處理器電路連接的存儲電路。
[0016]一種信號調理電路，包括依次串聯連接的差分式減法電路和反相放大電路，差分式減法電路的兩輸入端分別作為信號調理電路的兩個輸入端，差分式減法電路的輸出端與第一接地電阻、第一接地電容依次連接後接地，反相放大電路的輸出端與第二接地電阻、第二接地電容依次連接後接地，第一接地電阻與第一接地電容的連接處、第二接地電阻與第二接地電容的連接處分別作為信號調理電路的兩個輸出端。
[0017]本實用新型的上述技術方案相比現有技術具有以下優點:
[0018]本實用新型提供的斷路器的智能控制電路，其中的信號調理電路包括依次串聯連接的差分式減法電路和反向放大電路，差分式減法電路的輸出端電壓值與互感器的兩輸出端電壓差值成比例，其比值即為差分式減法放大電路的放大倍數。差分式減法電路具有高輸入阻抗和高共模抑制比等特點，有利於消除噪聲幹擾。後將差分式減法電路的輸出端與反相放大電路中的運算放大器的反相輸入端連接，反相放大電路將差分式減法電路的輸出電壓再次反相放大，採用兩級放大可提高採樣精度。差分式減法電路的輸出端與第一接地電阻、第一接地電容依次連接後接地，反相放大電路的輸出端與第二接地電阻、第二接地電容依次連接後接地，此處的第一接地電阻和第一接地電容、第二接地電阻和第二接地電容分別構成濾波電路，濾除採樣通道中的噪聲幹擾，進一步提高採樣信號可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據本實用新型的具體實施例並結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
[0020]圖1是本實用新型一個實施例的智能控制電路的整體結構示意圖；
[0021]圖2是本實用新型一個實施例的整體結構框圖；
[0022]圖3是本實用新型一個實施例的信號採集電路圖；
[0023]圖4是本實用新型一個實施例的B相信號採集電路圖；
[0024]圖5是本實用新型一個實施例的C相信號採集電路圖；
[0025]圖6是本實用新型一個實施例的N相信號採集電路圖；
[0026]圖7是本實用新型一個實施例的接地通道信號調理電路圖；
[0027]圖8是本實用新型另一個實施例信號調理電路的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本實用新型方案，下面結合附圖和實施例對本實用新型所提供的技術方案作進一步的詳細描述。
[0029]實施例1
[0030]如圖1和圖2所示，本實施例提供了一種斷路器的智能控制電路，包括微處理器電路Ml以及分別與微處理器電路Ml連接的脫扣控制驅動電路M3和信號採集電路MO，微處理器電路Ml將信號採集電路MO採集的電流信號進行AD採樣處理、計算和相關保護特性處理，當配電電路短路或過載時，微處理器電路Ml會根據採集所得的電流信號變化延時或直接控制脫扣控制驅動電路M3發出脫扣指令，最終使得斷路器分閘。信號採集電路MO包括至少一路互感器MOl和與互感器MOl電連接的信號調理電路M00，信號調理電路MOO包括依次串聯連接的差分式減法電路M02和反相放大電路M03，差分式減法電路M02的兩輸入端分別與互感器MOl的第一輸出端、第二輸出端電連接,差分式減法電路M02的輸出端與第一接地電阻R5、第一接地電容Cl依次連接後接地，反相放大電路M03的輸出端與第二接地電阻R9、第二接地電容C2依次連接後接地，此處的第一接地電阻R5和第一接地電容Cl、第二接地電阻R9和第二接地電容C2分別構成RC濾波電路，濾除採樣過程中的電磁幹擾，以提高採樣精度來提高智能控制器的可靠性，防止誤操作。第一接地電阻R5與第一接地電容Cl的連接處、第二接地電阻R9與第二接地電容C2的連接處分別與微處理器電路Ml電連接，此處其實是與微處理器電路Ml內部的AD採集電路連接，將電流模擬信號轉換為數位訊號。實際使用時，微處理電路首先檢測差分式減法電路M02的輸出電信號，若其信號值依然很小，不適用於後續的處理電路，則導通反相放大電路M03的信號輸出端與微處理器電路Ml的連接埠，可充分保護電路結構，防止因經過兩級放大的電流值過大，損壞電路器件。差分式減法電路M02的輸出端電壓值與互感器MOl的兩輸出端電壓差值成比例，其比值即為差分式減法電路M02的放大倍數。差分式減法電路M02具有高輸入阻抗和高共模抑制比等特點，有利於消除共模噪聲。後將差分式減法電路M02的輸出電壓與反相放大電路M03中的運算放大器的反相輸入端連接，反相放大電路M03輸出的電壓為再次放大了的反相電壓，採用兩級放大是為了提高採樣精度。
[0031]優化地，本實施例還包括:電源電路M8，電源電路M8包括速飽和電源電路和輔助電源電路，用來給智能控制電路的各電路模塊供電；與微處理器電路Ml連接的藍牙功能電路M2，使智能控制電路具有藍牙從機功能，藍牙功能電路M2接收到藍牙遙控器的遙控指令後輸入微處理器電路M1，微處理器電路Ml發出相應的指令，微處理器電路Ml也會經藍牙功能電路M2向藍牙遙控器發送相關運行數據，通過藍牙功能電路M2和與其相對應的藍牙遙控器實現對智能控制電路的遙控和參數的整定設置；與微處理器電路Ml連接的鍵盤電路M6，用於設置或查詢智能控制電路的各種參數或狀態；與微處理器電路Ml連接的顯示電路M7，用於實現實時的運行數據顯示或運行狀態顯示；與微處理器電路Ml連接的系統時鐘電路M5，使得智能控制電路具備時鐘功能，可以記錄故障時刻；與微處理器電路Ml連接的存儲電路M4，用於記錄智能控制電路的運行參數或運行狀態，包括故障狀態。
[0032]如圖3所示，具體地，差分式減法電路M02包括第一運算放大器IC5A、第一放大電阻R1、第二放大電阻R2、第三放大電阻R3和第三接地電阻R4，第一放大電阻R1、第二放大電阻R2的一端分別與第一運算放大器IC5A的反相輸入端、同相輸入端連接，另一端分別作為差分式減法電路M02的兩輸入端,第三放大電阻R3的一端與第一運算放大器IC5A的反相輸入端連接、另一端與第一運算放大器IC5A的輸出端連接後作為差分式減法電路M02的輸出端，第三接地電阻R4 —端與第一運算放大器IC5A的同相輸入端連接、另一端接地。本實施例中的反相放大電路M03包括第二運算放大器IC5B、第四放大電阻R6、第五放大電阻R8和第四接地電阻R7，第四放大電阻R6的一端與第二運算放大器IC5B的反相輸入端連接、另一端作為反相放大電路M03的輸入端，第五放大電阻R8的一端與第二運算放大器IC5B的反相輸入端連接、另一端與第二運算放大器IC5B的輸出端連接後作為反相放大電路M03的輸出端，第四接地電阻R7 —端與第二運算放大器IC5B的同相輸入端連接、另一端接地。
[0033]具體地，本實施例中的信號採集電路MO包括四路，分別是:A相信號採集電路、B相信號採集電路、C相信號採集電路和N相信號採集電路，其分別對配電電路的四相電路進行電流信號採集，任何一相電流增大到一定閾值時，智能控制電路均會發送指令給脫扣控制驅動電路M3以使斷路器分閘。如圖3所示A相信號採集電路包括A相互感器和A相通道信號調理電路，如圖4所示B相信號採集電路包括B相互感器和B相通道信號調理電路，如圖5所示C相信號採集電路包括C相互感器和C相通道信號調理電路，如圖6所示N相信號採集電路包括N相互感器和N相通道信號調理電路。
[0034]優化地，本實施例提供的斷路器的智能控制電路中的信號採集電路MO還包括接地通道信號調理電路M9，如圖7所示，接地通道信號調理電路M9包括依次串聯連接的接地差分式減法電路和接地反相放大電路，與上述差分式減法電路M02的不同點在於接地差分式減法電路的兩個輸入端放大電阻分別由四個電阻並聯構成，即電阻R37、電阻R38、電阻R39、電阻R40、電阻R41、電阻R42、電阻R43和電阻R44，其中一輸入端的四個電阻(電阻R37、電阻R38、電阻R39和電阻R40)分別與A相互感器第一輸出端、B相互感器第一輸出端、C相互感器第一輸出端、N相互感器第一輸出端連接；另一輸入端的四個電阻(電阻R41、電阻R42、電阻R43和電阻R44)分別與A相互感器第二輸出端、B相互感器第二輸出端、C相互感器第二輸出端、N相互感器第二輸出端連接。
[0035]實施例2
[0036]本實施例提供了一種信號調理電路，如圖8所示，信號調理電路包括依次串聯連接的差分式減法電路M02和反相放大電路M03，差分式減法電路M02的兩輸入端分別作為信號調理電路的兩輸入端，差分式減法電路M02的輸出端與第一接地電阻R5、第一接地電容Cl依次連接後接地，反相放大電路M03的輸出端與第二接地電阻R9、第二接地電容C2依次連接後接地，第一接地電阻R5與第一接地電容Cl的連接處、第二接地電阻R9與第二接地電容C2的連接處分別作為信號調理電路的兩個輸出端。根據後續處理電路的需要，實時選擇獲取差分式減法電路M02的輸出信號或者反相放大電路M03的輸出信號。
[0037]具體地，如圖3所示，差分式減法電路M02包括第一運算放大器IC5A、第一放大電阻R1、第二放大電阻R2、第三放大電阻R3和第三接地電阻R4，第一放大電阻R1、第二放大電阻R2的一端分別與第一運算放大器IC5A的反相輸入端、同相輸入端連接，另一端分別作為差分式減法電路M02的兩輸入端，第三放大電阻R3的一端與第一運算放大器IC5A的反相輸入端連接、另一端與第一運算放大器IC5A的輸出端連接後作為差分式減法電路M02的輸出端，第三接地電阻R4—端與第一運算放大器IC5A的同相輸入端連接、另一端接地。反相放大電路M03包括第二運算放大器IC5B、第四放大電阻R6、第五放大電阻R8和第四接地電阻R7，第四放大電阻R6的一端與第二運算放大器IC5B的反相輸入端連接、另一端作為反相放大電路M03的輸入端,第五放大電阻R8的一端與第二運算放大器IC5B的反相輸入端連接、另一端與第二運算放大器IC5B的輸出端連接後作為反相放大電路M03的輸出端，第四接地電阻R7 —端與第二運算放大器IC5B的同相輸入端連接、另一端接地。
[0038]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本實用新型創造的保護範圍之中。
【權利要求】
1.一種斷路器的智能控制電路，包括微處理器電路(Ml)以及分別與所述微處理器電路(Ml)連接的脫扣控制驅動電路(M3)和信號採集電路(MO)，所述信號採集電路(MO)包括至少一路互感器(MOl)和與互感器(MOl)電連接的信號調理電路(M00)，其特徵在於，所述信號調理電路(MOO)包括依次串聯連接的差分式減法電路(M02)和反相放大電路(M03)，所述差分式減法電路(M02)的兩輸入端分別與所述互感器(MOl)的第一輸出端、第二輸出端電連接，所述差分式減法電路(M02)的輸出端與第一接地電阻(R5)、第一接地電容(Cl)依次連接後接地，所述反相放大電路(M03)的輸出端與第二接地電阻(R9)、第二接地電容(C2)依次連接後接地，所述第一接地電阻(R5)與所述第一接地電容(Cl)的連接處、所述第二接地電阻(R9)與第二接地電容(C2)的連接處分別與微處理器電路(Ml)電連接。
2.如權利要求1所述的斷路器的智能控制電路，其特徵在於，所述差分式減法電路(M02)包括第一運算放大器(IC5A)、第一放大電阻(R1)、第二放大電阻(R2)、第三放大電阻(R3)和第三接地電阻(R4)，所述第一放大電阻(R1)、第二放大電阻(R2)的一端分別與所述第一運算放大器(IC5A)的反相輸入端、同相輸入端連接，另一端分別作為差分式減法電路(M02)的兩輸入端，所述第三放大電阻(R3)的一端與所述第一運算放大器(IC5A)的反相輸入端連接、另一端與所述第一運算放大器(IC5A)的輸出端連接後作為所述差分式減法電路(M02)的輸出端，所述第三接地電阻(R4)—端與所述第一運算放大器(IC5A)的同相輸入端連接、另一端接地。
3.如權利要求1所述的斷路器的智能控制電路，其特徵在於，所述反相放大電路(M03)包括第二運算放大器(IC5B)、第四放大電阻(R6)、第五放大電阻(R8)和第四接地電阻(R7)，所述第四放大電阻(R6)的一端與所述第二運算放大器(IC5B)的反相輸入端連接、另一端作為所述反相放大電路(M03)輸入端，所述第五放大電阻(R8)的一端與所述第二運算放大器(IC5B)的反相輸入端連接、另一端與所述第二運算放大器(IC5B)的輸出端連接後作為所述反相放大電路(M03)的輸出端，所述第四接地電阻(R7) —端與所述第二運算放大器(IC5B)的同相輸入端連接、另一端接地。
4.如權利要求1-3中任一項所述的智能控制電路，其特徵在於，所述信號採集電路(MO)包括四路，分別是A相信號採集電路、B相信號採集電路、C相信號採集電路和N相信號採集電路。
5.如權利要求2或3所述的斷路器的智能控制電路，其特徵在於，所述信號採集電路(MO)還包括接地通道信號調理電路(M9)，所述接地信號調理電路(M9)包括依次串聯連接的接地差分式減法電路和接地反相放大電路，所述接地差分式減法電路的兩個輸入端放大電阻分別由四個電阻並聯構成，其中一輸入端的四個電阻分別與A相信號採集電路的互感器第一輸出端、B相信號米集電路的互感器第一輸出端、C相信號米集電路的互感器第一輸出端、N相信號採集電路的互感器第一輸出端連接；另一輸入端的四個電阻分別與A相信號採集電路的互感器第二輸出端、B相信號採集電路的互感器第二輸出端、C相信號採集電路的互感器第二輸出端、N相信號採集電路的互感器第二輸出端連接。
6.如權利要求1-3中任一項所述的智能控制電路，其特徵在於，還包括電源電路(M8)，所述電源電路(M8 )包括速飽和電源電路和輔助電源電路。
7.如權利要求1-3中任一項所述的智能控制電路，其特徵在於，還包括與微處理器電路(Ml)連接的藍牙功能電路(M2)。
8.如權利要求1-3中任一項所述的智能控制電路，其特徵在於，還包括與微處理器電路(Ml)連接的鍵盤電路(M6)，和/或與微處理器電路(Ml)連接的顯示電路(M7)。
9.如權利要求1-3中任一項所述的智能控制電路，其特徵在於，還包括與微處理器電路(Ml)連接的系統時鐘電路(M5)，和/或與微處理器電路(Ml)連接的存儲電路(M4)。
10.一種信號調理電路，其特徵在於，包括依次串聯連接的差分式減法電路(M02)和反相放大電路(M03)，所述差分式減法電路(M02)的兩輸入端分別作為信號調理電路的兩個輸入端，所述差分式減法電路(M02)的輸出端與第一接地電阻(R5)、第一接地電容(Cl)依次連接後接地，所述反相放大電路(M03)的輸出端與第二接地電阻(R9)、第二接地電容(C2)依次連接後接地，所述第一接地電阻(R5)與所述第一接地電容(Cl)的連接處、所述第二接地電阻(R9)與所述第二接地電容(C2)的連接處分別作為信號調理電路的兩個輸出端。
【文檔編號】H02H7/22GK204012680SQ201420493929
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2014年8月29日
【發明者】袁玉鵬, 李果, 趙榮康, 張健, 龍繼芳, 程秀光, 王雙全 申請人:浙江科能達電氣有限公司